JP7309399B2 - 撮像装置およびレンズ装置 - Google Patents

Description

本発明は、像振れ補正機能を有する撮像装置およびレンズ装置に関する。

像振れを光学的に低減（補正）する像振れ補正機能を有するレンズ交換式撮像システムには、レンズ装置に設けられた補正素子としてのレンズを光軸に対して移動させるとともに、撮像装置に設けられた補正素子としての撮像素子を光軸に対して移動させるものがある。このように複数の補正素子を共に移動させて像振れ補正を行う場合には、それぞれの補正素子による振れ補正量を良好な像振れ性能が得られるように振り分ける必要がある。

特許文献１には、２つの補正素子（レンズ）がそれぞれ補正する像振れの周波数帯域を互いに異ならせる方法が開示されている。具体的には、低周波数帯域の像振れを応答性が低くて移動ストロークが長い補正素子により補正し、高周波数帯域の像振れを応答性が高くて移動ストロークが短い補正素子により補正する。

特開２０１２－２０８３３５号公報

しかしながら、特許文献１にて開示された方法のように２つの補正素子のそれぞれが分担する周波数帯域を固定すると、良好な像振れ補正性能が得られない場合がある。

本発明は、レンズ装置および撮像装置のそれぞれに設けられた補正素子を用いて良好な像振れ補正振性能が得られるようにした撮像装置およびレンズ装置を提供する。

本発明の一側面としての光学機器は、第１の光学機器と該第１の光学機器に着脱可能な第２の光学機器とを含む撮像システムであり、第１の光学機器は撮像システムの振れによる像振れを低減するために移動可能な第１の補正素子を、第２の光学機器は像振れを低減するために移動可能な第２の補正素子をそれぞれ備えた撮像システムに用いられる第１の光学機器である。該第１の光学機器は、振れの周波数帯域を第１の周波数帯域と該第１の周波数帯域より低い第２の周波数帯域とに分割する分割手段と、第１または第２の周波数帯域の像振れを低減するように第１の補正素子の駆動を制御する振れ補正制御手段とを有し、さらに第１および第２の補正素子の周波数応答特性に応じて、第１および第２の周波数帯域の境界となる分割周波数と、第１および第２の補正素子のうち第１の周波数帯域の像振れを低減する一方の補正素子および第２の周波数帯域の像振れを低減する他方の補正素子とを設定する設定手段とを有することを特徴とする。

また、本発明の他の一側面としての制御方法は、第１の光学機器と該第１の光学機器に着脱可能な第２の光学機器とを含む撮像システムであり、第１の光学機器は撮像システムの振れによる像振れを低減するために移動可能な第１の補正素子を、第２の光学機器は像振れを低減するために移動可能な第２の補正素子をそれぞれ備えた撮像システムに用いられる第１の光学機器の制御方法であって、振れの周波数帯域を第１の周波数帯域と該第１の周波数帯域より低い第２の周波数帯域とに分割するステップと、第１または第２の周波数帯域の像振れを低減するように第１の補正素子の駆動を制御するステップとを有し、さらに第１および第２の補正素子の周波数応答特性に応じて、第１および第２の周波数帯域の境界となる分割周波数と、第１および第２の補正素子のうち第１の周波数帯域の像振れを低減する一方の補正素子および第２の周波数帯域の像振れを低減する他方の補正素子とを設定するステップとを有することを特徴とする。

なお、光学機器のコンピュータに上記制御方法に従う処理を実行させるコンピュータプログラムも、本発明の他の一側面を構成する。

本発明によれば、第１および第２の光学機器のそれぞれに設けられた第１および第２の補正素子を用いて良好な像振れ補正振性能を得ることができる。

本発明の実施例１である撮像装置と交換レンズの構成を示すブロック図。 実施例１におけるＯＩＳ制御部とＩＩＳ制御部の構成を示すブロック図。 実施例１における周波数分割を説明する図。 実施例１における防振制御処理を示すフローチャート。 実施例１におけるＯＩＳとＩＩＳの周波数応答特性を示す図。 実施例１における分割周波数設定処理を示すフローチャート。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施例１であるレンズ交換式撮像システム（カメラシステム）の構成を示している。カメラシステムは、第１の光学機器（撮像装置）としてのカメラ本体Ｃと、該カメラ本体Ｃに対して着脱可能に装着された第２の光学機器（レンズ装置）としての交換レンズユニットＬとにより構成されている。カメラ本体Ｃは像振れを低減（補正）するために移動可能な第１の補正素子としての撮像素子１０６を有し、交換レンズユニットＬは像振れを補正するために移動可能な第２の補正素子としての補正レンズ１０２を有する。

交換レンズユニットＬは、ズームレンズ１０１、補正レンズ１０２、フォーカスレンズ１０３および絞り１０４を含む撮像光学系を有する。ズームレンズ１０１は、光軸方向に移動して撮像光学系の焦点距離を変更する。すなわち、変倍（ズーム）を行う。補正レンズ１０２は、手振れ等のカメラシステムの振れ（以下、カメラ振れという）に応じて光軸に直交する方向（または光軸に直交する方向成分を含む方向）に移動することにより光学的に像振れを低減（補正）する。補正レンズ１０２を移動させて行う像振れ補正を、以下の説明ではＯＩＳという。フォーカスレンズ１０３は、光軸方向に移動して焦点調節を行う。絞り１０４は、撮像光学系を通過する光量を調節する。

カメラ本体Ｃにおいて、撮像素子１０６は、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の光電変換素子であり、撮像光学系により形成される光学像である被写体像を光電変換（撮像）して撮像信号を出力する。シャッタ１０５は、撮像光学系からの光に対する撮像素子１０６の露出量を制御する。また、撮像素子１０６は、可動ステージに取り付けられており、補正レンズ１０２と同様に光軸に直交する方向に移動して光学的に像振れを補正する。撮像素子１０６を移動させて行う像振れ補正を、以下の説明ではＩＩＳという。

ＡＤコンバータ１０７は、撮像素子１０６から読み出された撮像信号に対してノイズ除去処理、ゲイン調整およびＡＤ変換を行う。また、ＡＤコンバータ１０７から出力されたデジタル撮像信号から位相差ＡＦ信号を生成して相関演算部１３０に出力する。位相差ＡＦ信号は、撮像素子１０６の画素ごとに撮像光学系の射出瞳を２分割して得られる対の信号（２像信号）である。相関演算部１３０は、２像信号に対する相関演算を行い、該２像信号の位相差としての像ずれ量を算出する。

タイミングジェネレータ１０８は、カメラ制御部１１７からの指令に応じて撮像素子１０６の光電変換タイミングとＡＤコンバータ１０７からのデジタル撮像信号の出力タイミングを制御する。

画像処理回路１１０は、ＡＤコンバータ１０７からのデジタル撮像信号に対して画素補間処理や色変換処理等の画像処理を行って、フレームごとの画像データを生成する。画像データは、画像メモリ１１１に送られる。表示部１１２は、画像メモリ１１１にフレームごとに保持される画像データを順次表示するとともに、各種撮像情報を表示する。圧縮伸長処理部１１３は、画像メモリ１１１に保存された画像データに対する圧縮伸長処理を行う。圧縮された画像データは、不図示の記録媒体（半導体メモリ等）に記録される。

カメラメモリ１１４は、カメラ本体Ｃや交換レンズユニットＬにおいて行われる制御や処理に用いられるパラメータ等の様々なデータを記憶している。カメラ操作部１１５は、ユーザに様々なメニュー操作やモード切換え操作等を行わせることが可能なユーザインタフェースである。

カメラ制御部１１７は、ＣＰＵやＭＰＵ等により構成され、カメラ操作部１１５におけるユーザ操作に応じて、ズーム制御、像振れ補正（ＩＳ）制御、自動露出（ＡＥ）制御および自動焦点調節（ＡＦ）制御等の各種制御を行ったり、画像データにおける顔の検出等の各種処理を行ったりする。カメラ制御部１１７内の内部メモリ（図示せず）には各種コンピュータプログラムが格納されており、カメラ制御部１１７はこれらのコンピュータプログラムに従って上記制御や処理を実行する。

カメラ本体Ｃ内のカメラメモリ１１４には、後述する分割周波数設定部１４９が分割周波数の設定に使用する、カメラ本体ＣでのＩＩＳにおける周波数応答特性（以下、ＩＩＳ周波数応答特性という）を示す情報が記憶されている。「周波数応答特性」とは、像振れ補正に必要な低周波数領域のゲインまたは位相遅れ、さらに外乱に対する高周波数領域のゲインを意味する。

カメラ制御部１１７は、ズーム、ＩＳ、ＡＥおよびＡＦ制御等を行う場合に、交換レンズユニットＬ内のレンズ制御部１１６と通信を行う。このため、カメラ制御部１１７内およびレンズ制御部１１６内にはそれぞれ、相互に通信が可能なカメラ通信部１４３およびレンズ通信部１４２が設けられている。レンズ制御部１１６内のズーム制御部１３９は、カメラ制御部１１７から送信されたズーム指令に応じて、ズーム駆動部１３８を介してズームレンズ１０１を駆動する。さらにレンズ制御部１１６は、カメラ制御部１１７から送信されたフォーカス指令および絞り指令に応じて、フォーカス駆動部１２８を介してフォーカスレンズ１０３を駆動したり、絞り駆動部１２４を介して絞り１０４を駆動したりする。交換レンズユニットＬには、ユーザインタフェースとしてのレンズ操作部１１９が設けられている。

交換レンズユニットＬ内に設けられたレンズ振れ検出部１４１は、カメラ振れ（交換レンズユニットＬの振れ）を検出し、該カメラ振れに応じた振れ信号をＯＩＳ制御部１４４に出力する。レンズ振れ検出部１４１は、ジャイロセンサ等の角速度センサにより構成されている。

ＯＩＳ制御部１４４は、レンズ振れ検出部１４１から取得した振れ角速度を示す振れ信号を積分することで振れ角度（振れ量）を算出し、該振れ角度に応じた撮像素子１０６上での像振れを低減するための補正レンズ１０２の目標駆動位置を算出する。振れ角度に対して補正レンズ１０２を移動させる量（目標駆動位置）は、撮像光学系のズーム状態（焦点距離）やフォーカスレンズ１０３の位置（被写体距離）に応じて変化する。このため、ＯＩＳ制御部１４４は、ズーム制御部１３９から取得した焦点距離やフォーカス駆動部１２８から取得した被写体距離に応じた振れ補正敏感度を算出し、振れ角度に振れ補正敏感度を乗じて補正レンズ１０２の目標駆動位置を算出する。補正レンズ１０２の目標駆動位置は、ＯＩＳ‐ＰＩＤ制御部１３６に出力される。

ＯＩＳ‐ＰＩＤ制御部１３６は、ＯＩＳ制御部１４４により算出された補正レンズ１０２の目標駆動位置とＯＩＳ位置検出部１３４により検出された補正レンズ１０２の位置との差分を算出し、ＯＩＳ駆動部１３５に該差分に相当する駆動量だけ補正レンズ１０２を駆動させる。この際、ＯＩＳ‐ＰＩＤ制御部１３６は、Ｐ（比例）、Ｉ（積分）およびＤ（微分）制御により補正レンズ１０２の駆動をフィードバック制御する。

ＯＩＳ特性変更部１４５は、カメラ本体Ｃ内の分割周波数設定部１４９からカメラおよびレンズ通信部１４３，１４２を介して分割周波数と後述する高域および低域補正素子の情報を取得し、これらに基づいて後述するＯＩＳ／ＩＩＳ協調制御におけるＯＩＳ協調制御特性を設定する。ＯＩＳ協調制御特性は、補正レンズ１０２が補正する像振れ（カメラ振れ）の周波数帯域や補正レンズ１０２の駆動範囲等である。

ＯＩＳ制御部１４４、ＯＩＳ特性変更部１４５およびＯＩＳ‐ＰＩＤ制御部１３６により交換レンズユニットＬにおける振れ補正制御手段が構成される。

レンズメモリ１１８には、分割周波数設定部１４９が分割周波数の設定に使用する、交換レンズユニットＬでのＯＩＳにおける周波数応答特性（以下、ＯＩＳ周波数応答特性という）を示す情報が記憶されている。

カメラ制御部１１７内において、輝度検出部１２６は、ＡＤコンバータ１０７からのデジタル撮像信号の輝度を検出する。露出制御部１２５は、輝度検出部１２６により検出された輝度の情報に基づいて露出値（絞り値とシャッタ速度）を設定し、絞り値を含む絞り指令をレンズ制御部１１６（絞り駆動部１２４）に送信するとともに、シャッタ速度をシャッタ駆動部１２３に通知する。これにより、設定された露出値に応じて絞り１０４とシャッタ１０５を駆動するＡＥ制御が行われる。

評価値演算部１２７は、輝度検出部１２６により検出された輝度の情報から特定周波数成分を抽出してコントラスト評価値を算出する。コントラストＡＦ部１３２は、レンズ制御部１１６（フォーカス制御部１２９）に対してフォーカスレンズ１０３を所定範囲で駆動させるためのサーチ指令を送信し、フォーカスレンズ１０３の所定駆動量ごとに評価値演算部１２７により算出されたコントラスト評価値を取得する。そしてコントラストＡＦ部１３２は、コントラスト評価値が最大となるフォーカスレンズ１０３の位置である合焦位置を特定し、該合焦位置を含むフォーカス指令をレンズ制御部１１６に送信する。これにより、コントラスト検出方式によるＡＦ制御が行われる。

また、位相差ＡＦ部１３１は、前述した相関演算部１３０により算出された像ずれ量からデフォーカス量を算出し、さらに該デフォーカス量からフォーカスレンズ１０３の合焦位置までの駆動量であるフォーカス駆動量を算出する。そして位相差ＡＦ部１３１は、フォーカス駆動量を含むフォーカス指令をレンズ制御部１１６に送信する。これにより、撮像面位相差検出方式によるＡＦ制御が行われる。

ＡＦ領域設定部１３３は，コントラスト検出方式および撮像面位相差検出方式でのＡＦを行う領域（以下、ＡＦ領域という）の数、大きさおよび配置を設定する。

カメラ本体Ｃ内に設けられたカメラ振れ検出部１４８は、レンズ振れ検出部１４１と同様にカメラ振れ（カメラ本体Ｃの振れ）を検出し、該カメラ振れに応じた振れ信号をＩＩＳ制御部１４７に出力する。カメラ振れ検出部１４８も、ジャイロセンサ等の角速度センサにより構成されている。

ＩＩＳ制御部１４７は、カメラ振れ検出部１４８から取得した振れ角速度を示す振れ信号を積分することで振れ角度（振れ量）を算出し、該振れ角度に応じた撮像素子１０６上での像振れを低減するための撮像素子１０６の目標駆動位置を算出する。振れ角度に対して撮像素子１０６を移動させる量（目標駆動位置）も、補正レンズ１０２と同様に、撮像光学系の焦点距離や被写体距離に応じて変化する。このため、ＩＩＳ制御部１４７は、レンズおよびカメラ通信部１４２，１４３を介してズーム制御部１３９とフォーカス駆動部１２８から取得した焦点距離と被写体距離に応じた振れ補正敏感度を算出し、振れ角度に振れ補正敏感度を乗じて撮像素子１０６の目標駆動位置を算出する。撮像素子１０６の目標駆動位置は、ＩＩＳ‐ＰＩＤ制御部１２２に出力される。

ＩＩＳ‐ＰＩＤ制御部１２２は、ＩＩＳ制御部１４７により算出された撮像素子１０６の目標駆動位置とＩＩＳ位置検出部１２１により検出された撮像素子１０６の位置との差分を算出し、ＩＩＳ駆動部１２０に該差分に相当する駆動量だけ撮像素子１０６を駆動させる。この際、ＩＩＳ‐ＰＩＤ制御部１２２は、Ｐ、ＩおよびＤ制御により撮像素子１０６の駆動をフィードバック制御する。

ＩＩＳ特性変更部１４６は、分割周波数設定部１４９から分割周波数と高域および低域補正素子の情報を取得し、これらに基づいてＯＩＳ／ＩＩＳ協調制御におけるＩＩＳ協調制御特性を設定する。ＩＩＳ協調制御特性は、撮像素子１０６が補正する像振れ（カメラ振れ）の周波数帯域や撮像素子１０６の駆動範囲等である。

ＩＩＳ制御部１４７、ＩＩＳ特性変更部１４６およびＩＩＳ‐ＰＩＤ制御部１２２によりカメラ本体Ｃにおける振れ補正制御手段が構成される。

図２は、ＯＩＳ制御部１４４とＩＩＳ制御部１４７の詳細な構成を示している。ＯＩＳ‐ＨＰＦ２０１とＩＩＳ‐ＨＰＦ２０６はそれぞれ、レンズ振れ検出部１４１とカメラ振れ検出部１４８から入力された振れ信号からオフセット成分（高周波数帯域の成分）を除去する。ＯＩＳ位相補償２０２とＩＩＳ位相補償２０７はそれぞれ、カメラ振れの検出時とＨＰＦ２０１，２０６によるオフセット成分の除去時との間においてずれた振れ信号の位相を調整する。ＯＩＳ‐ＬＰＦ２０３とＩＩＳ‐ＬＰＦ２０８はそれぞれ、位相補償２０２とＩＩＳ位相補償２０７からの振れ角速度を示す振れ信号を積分して振れ角度（振れ量）を示す信号を生成する。

分割周波数設定部（分割手段および設定手段）１４９は、カメラメモリ１１４に保持されたＩＩＳ周波数応答特性を示す情報を取得するとともに、レンズメモリ１１８に保持されたＯＩＳ周波数応答特性を示す情報をレンズおよびカメラ通信部１４２，１４３を介して取得する。そして分割周波数設定部１４９は、取得したＩＩＳおよびＯＩＳ周波数応答特性に応じて、カメラ振れの周波数帯域を高周波数帯域（第１の周波数帯域）と低周波数帯域（第２の周波数帯域）とに分割する閾値となる分割周波数を設定する。すなわち、分割周波数設定部１４９は、カメラ振れを分割周波数を境界とする２つの周波数帯域の成分に分割する周波数分割を行う。

さらに分割周波数設定部１４９は、補正レンズ１０２と撮像素子１０６のうち高周波数帯域の像振れ補正に用いる補正素子と低周波数帯域の像振れ補正に用いる補正素子を設定する。以下の説明において、高周波数帯域の像振れ補正に用いる補正素子を高域補正素子といい、低周波数帯域の像振れ補正に用いる補正素子を低域補正素子という。そして分割周波数設定部１４９は、設定した分割周波数と高域および低域補正素子の情報をカメラおよびレンズ通信部１４３，１４２を介してＯＩＳ特性変更部１４５に通知し、ＩＩＳ特性変更部１４６にも通知する。

なお、分割周波数設定部１４９による分割周波数の設定と、高周波帯域の像振れ補正に用いる補正素子と低周波帯域の像振れ補正に用いる補正素子との設定（補正レンズ１０２と撮像素子１０６のうちどちらを高周波帯域（低周波帯域）の像振れ補正に用いるか、の設定）は、カメラ本体Ｃの電源が投入される都度に行ってもよい。また、姿勢変化量を検出し、姿勢変化量が所定値以上になったら設定を行ってもよい。これにより、例えば、カメラが横位置に構えられた時と、縦位置に構えられたときとで、それぞれ適した帯域の像振れ補正を補正レンズ１０２と撮像素子１０６に対して設定することができる。また、カメラ本体Ｃ内の温度変化量を検出し、温度変化量が所定値以上になったら設定を行ってもよい。これにより、温度によりＯＩＳまたはＩＩＳ協調制御特性が変化した場合であっても、その変化に応じてそれぞれ適した帯域の像振れ補正を補正レンズ１０２と撮像素子１０６に対して設定することができる。ＯＩＳ特性変更部１４５およびＩＩＳ特性変更部１４６はそれぞれ、前述したように分割周波数設定部１４９から分割周波数と高域および低域補正素子の情報を取得し、これらに基づいてＯＩＳ協調制御特性およびＩＩＳ協調制御特性を設定する。

ＩＩＳ補正量演算部２０９は、振れ角度に対して、ＩＩＳ特性変更部１４６が設定したＩＩＳ制御特性に応じたＩＩＳ振れ補正量を演算する。

また、ＯＩＳ補正量演算部２０４は、振れ角度に対して、ＯＩＳ特性変更部１４５が設定したＯＩＳ協調制御特性に応じたＯＩＳ振れ補正量を演算する。

ＯＩＳ補正範囲制限部２０５とＩＩＳ補正範囲制限部２１０はそれぞれ、補正レンズ１０２と撮像素子１０６の駆動量を所定範囲内に制限する処理を行う。

図３を用いて、上記周波数分割とＯＩＳ／ＩＩＳ協調制御について説明する。左側のグラフは、振れ角度の時間変化を示している。横軸は時間（ｔ）を示しており、縦軸は振れ角度（ｄｅｇ）を示している。分割周波数設定部１４９は、図の中央の上側と下側に示すように、分割周波数としてのカットオフ周波数ｆｃを有するハイパスフィルタ（ＨＰＦ）を用いて、振れ角度を高周波数帯域の成分と低周波数帯域の成分とに分割する。右側の上側と下側のグラフは、カットオフ周波数ｆｃが３Ｈｚである場合の３Ｈｚより大きい高周波数帯域の成分と３Ｈｚ以下の低周波数帯域の成分を示す。

なお、ここでは説明を分かりやすくするために振れ角度を周波数帯域で分割する例を図示したが、振れ角度（ｄｅｇ）から振れ補正量（ｍｍ）を取得したあとで、取得した振れ補正量（ｍｍ）を周波数帯域で分割する方法であってもよい。

本実施例では、補正レンズ１０２および撮像素子１０６のうち一方の補正素子を駆動して３Ｈｚを超える高周波数帯域の像振れを補正しながら、他方の補正素子を駆動して３Ｈｚより小さい低周波数帯域の像振れを補正するＯＩＳ／ＩＩＳ協調制御を行う。このように周波数分割とＯＩＳ／ＩＩＳ協調制御とを組み合わせて行うことで、補正レンズ１０２と撮像素子１０６のいずれか一方の補正素子のみを駆動するだけでは、その補正範囲の端において像振れ補正残りが生じる場合でも、像振れ補正残りが生じないように像振れ補正を行うことができる。

図４のフローチャートは、ＩＩＳ制御部１４７がコンピュータプログラムに従って実行する像振れ補正制御（制御方法）の流れを示す。ＯＩＳ制御部１４４も同様の像振れ補正制御を行うが、ここでは説明を省略する。

ステップＳ１０１において像振れ補正制御を開始したＩＩＳ制御部１４７は、ステップＳ１０２に進んで周期制御を開始する。さらにＩＩＳ制御部１４７は、ステップＳ１０３に進んで像振れ補正制御ループを開始する。

次にステップＳ１０４では、ＩＩＳ制御部１４７は、カメラ振れ検出部１４８から振れ信号（角速度データ）を取得する。そしてステップＳ１０５では、ＩＩＳ制御部１４７は、振れ信号に対してＨＰＦ２０６によるＨＰＦ演算を行う。これにより、カメラ振れ検出部１４８の温度ドリフト等により発生するオフセット成分を除去する。

次にステップＳ１０６では、ＩＩＳ制御部１４７は、振れ信号に対して、位相補償２０７による位相補償演算を行う。これにより、カメラ振れ検出部１４８の検出遅れ、撮像素子１０６の駆動遅れおよびＨＰＦ２０６による進み等の位相ずれを補償する。

次にステップＳ１０７では、ＩＩＳ制御部１４７は、振れ信号としての振れ角速度のデータをＬＰＦ２０８により振れ角度のデータに変換するための積分演算を行う。

次にステップＳ１０８では、ＩＩＳ制御部１４７は、振れ角度と、ズーム制御部１３９から取得した焦点距離に応じた撮像光学系の振れ補正敏感度とを用いて、ＩＩＳ振れ補正量を算出する。

次にステップＳ１０９では、ＩＩＳ制御部１４７は、分割周波数設定部１４９に分割周波数を設定させ、ＩＩＳ特性変更部１４６にＯＩＳ協調制御特性を設定させる。

次にステップＳ１１０では、ＩＩＳ制御部１４７は、撮像素子１０６の目標駆動位置が撮像素子の駆動範囲内になるように制限する。

続いてステップＳ１１１では、ＩＩＳ制御部１４７は像振れ補正制御ループを終了する。これ以降は、ステップＳ１０２で設定された制御周期ごとに像振れ補正制御ループ内の処理を繰り返す。そしてステップＳ５１２では、ＩＩＳ制御部１４７は像振れ補正制御を終了する。

図５（ａ）を用いて、補正レンズ１０２の周波数応答特性と撮像素子１０６の周波数応答特性について説明する。図５（ａ）は、ＰＩＤ制御部（１３６，１２２）とその制御対象（補正レンズ１０２または撮像素子１０６）の間に形成される閉ループ（フィードバック）制御系でのＯＩＳおよびＩＩＳ周波数応答特性を示す。上段のグラフにおいて横軸は周波数を、縦軸はゲイン（ｄＢ）を示している。下段のグラフにおいて横軸は周波数を示し、縦軸は位相（ｄｅｇ）を示している。また、上段および下段のグラフにおいて、破線がＯＩＳ周波数応答特性を示し、実線がＩＩＳ周波数応答特性を示す。

手振れの周波数帯域の上限値（以下、手振れ上限周波数という）をおよそ３０Ｈｚとするとき、その手振れ上限周波数において閉ループ制御系での位相遅れ量が大きくなると、入力される目標駆動位置に対して制御対象（補正素子）の十分な追従性が得られず、像振れ補正残りが生じて像振れ補正性能が低下する。このため、閉ループ制御系における位相遅れ量が所定値（許容量）を超える周波数を低域対応周波数と定義する。

図５（ａ）には示す例では、両矢印で示す量が許容位相遅れ量であり、これを超える周波数、すなわち低域対応周波数は、補正レンズ１０２で３０Ｈｚ、撮像素子１０６で１５Ｈｚである。

また、ゲイン０ｄＢは目標駆動位置に対する追従性が良好であることを示すが、図５（ａ）では周波数が１００Ｈｚ辺りに近づいていくと、ゲインがプラス側に高くなっていく。このとき、ゲインがプラス側に高くなる周波数帯域では、外乱に対して過敏に応答して補正レンズ１０２や撮像素子１０６が駆動され、これが振動または騒音の要因になり得る。このため、ゲインが所定値（許容範囲）を超える周波数を高域対応周波数と定義し、この高域対応周波数がより高い補正素子を高周波数帯域での像振れ補正に使用する。これにより、高周波数帯域の像振れ補正を行う補正素子が発生し得る振動や騒音を低減させることができる。

図５（ａ）に示す例では、両矢印で示す範囲がゲインの許容範囲であり、これを超える周波数、すなわち高域対応周波数は、補正レンズ１０２で９０Ｈｚ、撮像素子１０６で８０Ｈｚである。

以上のことから、図５（ａ）に示す例においては、補正レンズ１０２（ＯＩＳ）によって高周波数帯域の像振れ補正を行い、撮像素子１０６（ＩＩＳ）によって低周波数帯域の像振れ補正を行う。この補正素子の割り振りについては、後に図６を用いて詳細に説明する。

図６のフローチャートは、分割周波数設定部１４９がコンピュータプログラムに従って行う分割周波数設定処理を示す。分割周波数設定部１４９は、交換レンズユニットＬにおけるＯＩＳ－ＰＩＤ制御部１３６と補正レンズ１０２からなる閉ループ制御系の周波数応答特性とカメラ本体ＣにおけるＩＩＳ－ＰＩＤ制御部１２２と撮像素子１０６からなる閉ループ制御系の周波数応答特性に応じて分割周波数を設定する。

ステップＳ２０１で本処理を開始した分割周波数設定部１４９は、ステップＳ２０２において、レンズ制御部１１６から交換レンズユニットＬにおける上記閉ループ制御系の周波数応答特性であるＯＩＳ周波数応答特性を取得する。次にステップＳ２０３では、分割周波数設定部１４９は、カメラ本体Ｃにおける上記閉ループ制御系の周波数応答特性であるＩＩＳ周波数応答特性を取得する。

次にステップＳ２０４では、分割周波数設定部１４９は、撮像素子１０６の低域対応周波数（以下、ＩＩＳ低域対応周波数という）と補正レンズ１０２の低域対応周波数（以下、ＯＩＳ低域対応周波数という）とが一致するか否かを判定する。ここにいう「一致」は完全に同じでなくてもよく、同等（概ね一致または同程度）であればよい。この判定は、ＩＩＳ低域対応周波数とＯＩＳ低域対応周波数との差が所定の閾値以下か否かで行う。例えば上記差が閾値としての１Ｈｚ以下であれば、一致すると判定する。一致する場合は、分割周波数設定部１４９はステップＳ２０５に進み、一致しない場合はステップＳ２０８に進む。

ステップＳ２０５では、分割周波数設定部１４９は、撮像素子１０６の高域対応周波数（以下、ＩＩＳ高域対応周波数という）が補正レンズ１０２の高域対応周波数（以下、ＯＩＳ高域対応周波数という）より高いか否かを判定する。すなわち、ＩＩＳがＯＩＳよりも高周波数帯域まで対応可能か否かを判定する。ＩＩＳ高域対応周波数がＯＩＳ高域対応周波数より高ければステップＳ２０６に進み、そうでなければステップＳ２０７に進む。

ステップＳ２０６では、分割周波数設定部１４９は、低域補正素子を補正レンズ１０２に、高域補正素子を撮像素子１０６に設定する。また、低周波数帯域では補正レンズ１０２と撮像素子１０６とで追従性は同程度であるため、分割周波数を所定分割周波数（本実施例では１０Ｈｚ）に設定する。そして、分割周波数設定部１４９はステップＳ２１５にて本処理を終了する。

一方、ステップＳ２０７では、分割周波数設定部１４９は、低域補正素子を撮像素子１０６に、高域補正素子を補正レンズ１０２に設定する。ここでも低周波数帯域では、補正レンズ１０２と撮像素子１０６とで追従性は同程度であるため、分割周波数を上記所定分割周波数に設定する。そして、分割周波数設定部１４９はステップＳ２１５にて本処理を終了する。

ステップＳ２０８では、分割周波数設定部１４９は、ＩＩＳ低域対応周波数がＯＩＳ低域対応周波数より高いか否かを判定する。すなわち、ＩＩＳがＯＩＳよりも高い低域周波数まで対応可能か否かを判定する。ＩＩＳ低域対応周波数がＯＩＳ低域対応周波数より高ければステップＳ２０９に進み、そうでなければステップＳ２１０に進む。

ステップＳ２０９は、分割周波数設定部１４９は、ＯＩＳ低域対応周波数が手振れ上限周波数以上か否かを判定する。すなわち、ＯＩＳが手振れ上限周波数まで対応可能か否かを判定する。ＯＩＳ低域対応周波数が手振れ上限周波数以上である場合は、ステップＳ２０８で判定したようにＩＩＳ低域対応周波数がＯＩＳ低域対応周波数より高いので、ＯＩＳとＩＩＳのいずれも手振れ補正性能を満たしている。この場合は、分割周波数設定部１４９は、ステップＳ２０５に進み、補正レンズ１０２と撮像素子１０６のうち高周波数帯域における振動や騒音が生じ難い方、つまりは高域対応周波数がより高い方を判定する。一方、ＯＩＳ低域対応周波数が手振れ上限周波数より低い場合は、分割周波数設定部１４９はステップＳ２１０に進む。

ステップＳ２１０では、分割周波数設定部１４９は、ＯＩＳ低域対応周波数が所定分割周波数以上か否かを判定する。すなわち、ＯＩＳが手振れ上限周波数までは対応可能でないが、少なくとも所定分割周波数までは対応可能か否かを判定する。ＯＩＳ低域対応周波数が所定分割周波数以上である場合は、分割周波数設定部１４９はステップＳ２０６に進み、上述した設定を行う。一方、ＯＩＳ低域対応周波数が所定分割周波数より低い場合は、分割周波数設定部１４９はステップＳ２１１に進む。

ステップＳ２１１では、分割周波数設定部１４９は、分割周波数をＯＩＳが対応可能な周波数であるＯＩＳ低域対応周波数に下げるとともに、低域補正素子を補正レンズ１０２に、高域補正素子を撮像素子１０６に設定する。そして、分割周波数設定部１４９はステップＳ２１５にて本処理を終了する。

また、ステップＳ２１２では、分割周波数設定部１４９は、ＩＩＳ低域対応周波数が手振れ上限周波数以上か否かを判定する。すなわち、ＩＩＳが手振れ上限周波数まで対応可能か否かを判定する。ＩＩＳ低域対応周波数が手振れ上限周波数以上である場合は、ステップＳ２０５に進み、上述した設定を行う。一方、ＩＩＳ低域対応周波数が手振れ上限周波数より低い場合は、分割周波数設定部１４９はステップＳ２１３に進む。

ステップＳ２１３では、分割周波数設定部１４９は、ＩＩＳ低域対応周波数が所定分割周波数以上か否かを判定する。すなわち、ＩＩＳが手振れ上限周波数までは対応可能でないが、少なくとも所定分割周波数までは対応可能か否かを判定する。ＩＩＳ低域対応周波数が所定分割周波数以上である場合は、分割周波数設定部１４９はステップＳ２０７に進み、上述した設定を行う。一方、ＩＩＳ低域対応周波数が所定分割周波数より低い場合は、分割周波数設定部１４９はステップＳ２１４に進む。

ステップＳ２１４では、分割周波数設定部１４９は、分割周波数を撮像素子１０６が対応可能な周波数であるＩＩＳ低域対応周波数に下げるとともに、低域補正素子を撮像素子１０６に、高域補正素子を補正レンズ１０２に設定する。そして、分割周波数設定部１４９はステップＳ２１５にて本処理を終了する。

以上説明したように、本実施例では、補正レンズ１０２と撮像素子１０６のそれぞれに対する閉ループ制御系の周波数応答特性に応じて、高域補正素子、低域補正素子および分割周波数を設定する。このように像振れの周波数帯域に応じて該像振れを補正する補正素子を使い分けることで、カメラシステム全体としての像振れ補正性能を向上させることができる。

本発明の実施例２であるカメラ本体Ｃの動作を、実施例１との差異を中心に説明する。本実施例のカメラ本体Ｃの構成は実施例１と同じであり、共通する構成要素には実施例１と同符号を付す。

本実施例では、カメラ振れ検出部１４８のみを用いてカメラ振れを検出し、この検出したカメラ振れに応じて補正レンズ１０２と撮像素子１０６を駆動して像振れ補正を行う。ただし、レンズ振れ検出部１４１のみを用いてカメラ振れを検出してもよい。また特定の条件によってカメラ振れ検出部１４８とレンズ振れ検出部１４１とを切り替えてカメラ振れの検出を行わせるようにしてもよい。

カメラ振れ検出部１４８から出力された振れ信号は、ＩＩＳ制御部１４７に出力されるとともに、カメラ通信部１４３とレンズ通信部１４２を介して交換レンズユニットＬ内のＯＩＳ制御部１４４に送信される。このとき、振れ信号の通信の遅延によって、ＯＩＳ制御部１４４による振れ信号の受信タイミングが遅れる。この結果、ＯＩＳ制御部１４４からＯＩＳ－ＰＩＤ制御部１３６への目標駆動位置の出力が遅れ、補正レンズ１０２の目標駆動位置への到達が遅れる。これにより、像振れ補正残りが発生する。つまりはＯＩＳ／ＩＩＳ協調制御による像振れ補正性能が低下する。

このような課題を解決するために、本実施例では、通信遅延による補正レンズ１０２の駆動の遅れをＯＩＳ周波数応答特性における位相遅れに含める。分割周波数設定部１４９は、補正レンズ１０２の閉ループ制御系の位相遅れ量（以下、ＯＩＳの閉ループ位相遅れ量という）と通信遅延による位相遅れ量（以下、通信位相遅れ量）を含むトータル位相遅れ量を用いて分割周波数を設定する。

例えば、１０Ｈｚの周波数において、ＯＩＳ－ＰＩＤ制御部１３６による閉ループ位相遅れ量が３ｄｅｇであるとする。また、通信遅延、すなわちカメラ本体Ｃから送信した振れ信号が交換レンズユニットＬにおいて受信（取得）されるまでに要する時間を２００［マイクロ秒］とする。このとき、１０Ｈｚの周波数の正弦波においては、２００［マイクロ秒］の遅延は０．７２ｄｅｇ分の位相遅れ量に相当する。

正弦波は、その振幅を１とするとき、ｓｉｎ（２πｆｔ）で表される。２πｆｔは位相を示す。この式に、ｆ＝１０Ｈｚ、ｔ＝０．０００２秒を代入すると、位相遅れ量θは、
θ＝２×π×１０［Ｈｚ］×０．０００２［秒］
＝０．００４π［ｒａｄ］
＝０．７２［ｄｅｇ］
となる。

ここで、例えば、ＯＩＳの閉ループ位相遅れ量が許容位相遅れ量を超える低域対応周波数が３０Ｈｚであっても、ＯＩＳの閉ループ位相遅れ量と通信位相遅れ量とのトータル位相遅れ量から算出した低域対応周波数が１０Ｈｚまで低下するとする。このとき、カメラ低域対応周波数が１５Ｈｚである場合は、図６で説明した分割周波数設定処理によると、高域補正素子は撮像素子１０６に、低域補正素子は補正レンズ１０２に設定される。

本実施例では、カメラ本体Ｃまたは交換レンズユニットＬのいずれか一方に設けられた振れ検出部（１４８又は１４１）を用いて補正レンズ１０２および撮像素子１０６を駆動して像振れ補正を行う場合の像振れ補正性能の向上について説明した。すなわち、閉ループ制御系の周波数応答特性（閉ループ位相遅れ量）に通信の遅延による位相遅れ量（通信位相遅れ量）を加えたトータルの周波数応答特性（トータル位相遅れ量）に応じて、高域補正素子、低域補正素子および分割周波数を設定する。これにより、補正レンズ１０２または撮像素子１０６の閉ループ制御系の周波数応答特性のみに基づいて分割周波数を設定する場合と比べて、通信遅延による性能低下を回避でき、良好な像振れ補正性能を得ることができる。

上記各実施例では、補正レンズ１０２と撮像素子１０６をフィードバック制御によって目標駆動位置に駆動する場合について説明した。しかし、例えば、ＯＩＳ駆動部１３５ｓＩＩＳ駆動部１２０がともにステッピングモータを用いて構成されている場合には、ＯＩＳ制御部１４４とＩＩＳ制御部１４７がともに目標駆動位置に応じたステッピングモータのステップ数を設定するフィードフォワード制御を行ってもよい。この場合、カメラメモリ１１４およびレンズメモリ１１８には、開ループ制御系の周波数応答特性が保持されており、この周波数応答特性に応じて分割周波数を設定してもよい。

また、開ループ制御系での安定性の指標であるゲイン余裕や位相余裕に応じて高周波数帯域と低周波数帯域での像振れ補正を行う補正素子を決めてもよい。例えば、図５（ｂ）に示すように、撮像素子１０６と補正レンズ１０２とで高域対応周波数が同程度である場合には、ゲイン余裕と位相余裕がより大きい方で高周波数帯域の像振れ補正を行うようにしてもよい。

さらに上記各実施例では、第１の光学機器がカメラ本体であり、第２の光学機器が交換レンズユニットである場合について説明した。しかし、第１の光学機器が交換レンズユニットであり、第２の光学機器がカメラ本体であってもよい。すなわち、分割手段および設定手段としての分割周波数設定部（１４９）を交換レンズユニットに設けてもよい。この場合、補正レンズが第１の補正素子になり、撮像素子が第２の補正素子になる。

さらに上記各実施例では、分割周波数設定部１４９は、分割周波数だけでなく、第１と第２の補正素子のそれぞれに対して第１の周波数帯域と第２の周波数帯域のいずれの像振れの補正を割り当てるかを設定する。しかしながら、第１の周波数帯域の像振れ補正は、第１または第２の補正素子が補正し、第２の周波数帯域の像振れ補正はもう一方の補正素子が補正するものと固定してもよい。

この場合、高周波帯域樽第１の周波数帯域の方が通信遅延の影響を受けやすい。このため、例えば、カメラ本体が補正レンズの駆動量も取得し、補正レンズの駆動量を交換レンズユニットに送信する場合のように補正レンズの方が通信遅延の影響を受けやすい構成である場合は、補正レンズで第２の周波数帯域の像振れを補正することが好ましい。
（その他の実施例）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。

１０２ 補正レンズ
１０６ 撮像素子
１４１ レンズ振れ検出部
１４４ ＩＩＳ制御部
１４７ ＯＩＳ制御部
１４８ カメラ振れ検出部

Claims (13)

1. 第１の光学機器と前記第１の光学機器に着脱可能な第２の光学機器とを含む撮像システムであり、前記第１の光学機器は前記撮像システムの振れによる像振れを低減するために移動可能な第１の補正素子を、前記第２の光学機器は前記像振れを低減するために移動可能な第２の補正素子をそれぞれ備えた撮像システムに用いられる前記第１の光学機器であって、
   前記振れの周波数帯域を第１の周波数帯域と該第１の周波数帯域より低い第２の周波数帯域とに分割する分割手段と、
   前記第１または第２の周波数帯域の前記振れに基づいて前記第１の補正素子の駆動を制御する振れ補正制御手段と、
   前記第１および第２の補正素子の周波数応答特性に応じて、前記第１および第２の周波数帯域の境界となる分割周波数を設定する設定手段とを有することを特徴とする第１の光学機器。
2. 前記周波数応答特性は、前記第１および第２の補正素子の閉ループ制御系または開ループ制御系における周波数応答特性であることを特徴とする請求項１に記載の第１の光学機器。
3. 前記周波数応答特性としての位相遅れ量が許容量を超える周波数が前記第１および第２の補正素子において一致する場合において、
   前記補正制御手段は、前記第１および第２の補正素子のうち、前記周波数応答特性としてのゲインが所定の許容範囲を超える周波数がより高い補正素子が前記第１の補正素子である場合は、前記第１の周波数帯域の前記振れに基づいて前記第１の補正素子の駆動を制御し、
   前記第１および第２の補正素子のうち、前記周波数応答特性としてのゲインが所定の許容範囲を超える周波数がより高い補正素子が前記第２の補正素子の場合は、前記第２の周波数帯域の前記振れに基づいて前記第１の補正素子の駆動を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の第１の光学機器。
4. 前記振れを検出する振れ検出手段と、
   前記振れ検出手段により検出された前記振れの情報を前記第２の光学機器に送信する送信手段とを備え、
   前記設定手段は、前記第２の補正素子の周波数応答特性に前記振れの情報の通信の遅延による位相遅れ量を含めることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の第１の光学機器。
5. 前記第２の光学機器から前記振れの情報を受信する受信手段を備え、
   前記設定手段は、前記第１の補正素子の周波数応答特性に前記振れの情報の通信の遅延による位相遅れ量を含めることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の第１の光学機器。
6. 前記第１の補正素子はレンズであり、
   前記第２の補正素子は撮像素子であることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の第１の光学機器。
7. 前記第１の補正素子は撮像素子であり、
   前記第２の補正素子はレンズであることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の第１の光学機器。
8. 前記第２の光学機器は、前記第１および第２の周波数帯域の振れのうち前記第１の補正素子により像振れが低減される周波数帯域とは異なる周波数帯域の像振れを低減するように前記第２の補正素子の駆動を制御することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の第１の光学機器。
9. 前記設定手段は、前記撮像システムの姿勢変化量および温度変化量のうち少なくとも一方が所定値より大きくなった場合に、前記第１および第２の補正素子の周波数応答特性に応じた前記第１および第２の補正素子のうち前記第１の周波数帯域の像振れを低減する一方の補正素子および前記第２の周波数帯域の像振れを低減する他方の補正素子の再設定と、前記分割周波数の再設定とを行うことを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の第１の光学機器。
10. 前記設定手段は更に、
    前記第１および第２の補正素子の周波数応答特性に応じて、前記第１および第２の補正素子のうち前記第１の周波数帯域の像振れを低減する一方の補正素子および前記第２の周波数帯域の像振れを低減する他方の補正素子を設定することを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の第１の光学機器。
11. 前記設定手段は、前記撮像システムの姿勢変化量および温度変化量のうち少なくとも一方が所定値より大きくなった場合に、前記一方および他方の補正素子を再設定することを特徴とする請求項１０に記載の第１の光学機器。
12. 第１の光学機器と前記第１の光学機器に着脱可能な第２の光学機器とを含む撮像システムであり、前記第１の光学機器は前記撮像システムの振れによる像振れを低減するために移動可能な第１の補正素子を、前記第２の光学機器は前記像振れを低減するために移動可能な第２の補正素子をそれぞれ備えた撮像システムに用いられる前記第１の光学機器の制御方法であって、
    前記振れの周波数帯域を第１の周波数帯域と該第１の周波数帯域より低い第２の周波数帯域とに分割するステップと、
    前記第１または第２の周波数帯域の前記振れに基づいて前記第１の補正素子の駆動を制御するステップと、
    前記第１および第２の補正素子の周波数応答特性に応じて、前記第１および第２の周波数帯域の境界となる分割周波数を設定するステップとを有することを特徴とする第１の光学機器の制御方法。
13. 前記第１の光学機器のコンピュータに、請求項１２に記載の制御方法に従う処理を実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。